发明创造名称：OFDMA全频率复用中继网络中无线资源分配系统及方法
外观设计名称：
决定号：180564
决定日：2019-05-24
委内编号：1F271077
优先权日：
申请（专利）号：201510459080.1
申请日：2015-07-30
复审请求人：中国船舶重工集团公司第七0九研究所
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：王琼
合议组组长：喻文芳
参审员：贾杰
国际分类号：H04W72/04
外观设计分类号：
法律依据：专利法第二十二条第三款
决定要点
：如果一项权利要求要求保护的技术方案相对于一篇对比文件存在区别特征，其中部分区别特征被另一篇对比文件公开，其余区别特征属于本领域惯用手段，即现有技术给出了将上述区别特征应用到该对比文件以解决其存在的技术问题的启示，这种启示会使本领域的技术人员在面对所述技术问题时，有动机改进该对比文件的技术方案以获得要求保护的技术方案，则该项权利要求的技术方案是显而易见的，不具备创造性。
全文：
本复审请求审查决定涉及申请号为201510459080.1，名称为“OFDMA全频率复用中继网络中无线资源分配系统及方法”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为中国船舶重工集团公司第七0九研究所。本申请的申请日为2015年07月30日，公开日为2015年11月11日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2018年11月26日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-5不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为：申请人于2018年09月14日提交的权利要求第1-5项；申请日2015年07月30日提交的说明书第[0001]-[0104]段（即第1-10页），说明书附图第1-9页，说明书摘要及摘要附图。
驳回决定引用的对比文件为：
对比文件1：基于LTE-A系统下行调度算法的研究，朱云，第四章，公开日为2012年03月02日；
对比文件2：OFDMA中继小区网络中资源分配与频率复用的研究，梁剑，第二章和第三章，公开日为2014年09月17日。
驳回决定针对的权利要求书的内容如下：
“1. 一种OFDMA全频率复用中继网络中无线资源分配系统，其特征在于，包括如下模块：
基站子帧信道分配模块，用于对基站子帧中的每个子信道进行分配，直至基站子帧中所有子信道都分配完成或基站用户队列为空；
中继子帧信道分配模块，用于对中继子帧中的每个子信道进行分配，直至中继子帧中的每个子信道都分配完成或基站用户队列和中继用户队列为空；
其中，所述基站子帧信道分配模块包括如下单元：
用户选择单元，用于对基站子帧中每个子信道，将每个用户选择到本用户传输速率最大的中继并加入所选中继的候选用户集；
用户链路度量因子获取单元，用于对基站子帧中每个子信道，计算每个基站用户链路的度量因子，基站用户链路的度量因子由基站用户链路传输速率与基站用户队列长度相乘得到；
中继链路度量因子获取单元，用于计算每个基站中继链路的度量因子，基站中继链路的度量因子由基站中继链路传输速率与基站中继用户队列最大差相乘得到，其中基站中继用户队列最大差是指在中继的候选用户集中基站用户队列和中继用户队列差最大的用户的队列差；
子信道的度量因子获取单元，用于在基站用户链路和基站中继链路中选取度量因子最大的链路作为该基站子帧中子信道的度量因子；
基站子帧中子信道分配单元，用于选取度量因子最大的基站子帧中子信道分配给对应链路，并根据链路传输速率更新对应基站或中继的用户队列；
所述基站子帧中子信道分配单元中，选取剩余未分配基站子帧中子信道中度量因子最大的分配给相应链路，如果基站子帧中子信道分配给基站用户链路，则按照基站用户链路的传输速率和基站子帧时长计算数据传输量来更新对应用户 在基站的队列长度；如果基站子帧中子信道分配给基站中继链路，则按照基站中继链路的传输速率和基站子帧时长计算数据传输量来更新对应用户在基站和中继的队列长度；
第一迭代单元，用于重复启动用户链路度量因子获取单元、中继链路度量因子获取单元、子信道的度量因子获取单元、基站子帧中子信道分配单元，直到所有基站子帧中子信道分配完；
其中，所述中继子帧信道分配模块包括如下单元：
基站用户链路和中继用户链路度量因子计算单元，用于在中继子帧中的每个子信道上，在考虑全频率复用干扰的情况下计算每个基站用户链路和中继用户链路的度量因子；
基站中继对复用此信道的度量因子计算单元，用于在中继子帧中的每个子信道上，针对每个中继选取度量因子之和最大的基站用户链路和中继用户链路作为此基站中继对复用此信道的度量因子；
基站中继对的度量因子计算单元，用于在计算完中继子帧中的每个子信道上所有基站中继对的度量因子后，由计算的基站中继对的度量因子构建二维度量矩阵，此矩阵行为子信道列为基站中继对，矩阵元素即为对应子信道上基站中继对的度量因子；
基站和中继的用户队列更新单元，用于利用匈牙利算法对度量矩阵进行子信道和基站用户对的最优配对，并根据分配结果计算基站和中继传输的用户数据量，从而更新基站和中继的用户队列；
第二迭代单元，用于在剩余未分配的子信道中重复启动基站用户链路和中继用户链路度量因子计算单元、基站中继对复用此信道的度量因子计算单元、基站中继对的度量因子计算单元、基站和中继的用户队列更新单元的功能进行分配，直到基站中继对的子信道分配完或基站和中继用户队列为空则停止迭代，同时本帧的信道分配完成。
2. 如权利要求1所述的OFDMA全频率复用中继网络中无线资源分配方法，其特征在于，所述基站中继对的度量因子计算单元中度量矩阵D是一个N*M的二维矩阵，其中N为中继子帧中的子信道个数，M为中继个数；度量矩阵D的每个元素Dn,m都是基站中继对在中继子帧中的子信道n上的度量因子。
3. 一种OFDMA全频率复用中继网络中无线资源分配方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对基站子帧中的每个子信道进行分配，直至基站子帧中所有子信道都分配完成或基站用户队列为空；
S2、对中继子帧中的每个子信道进行分配，直至中继子帧中的每个子信道都分配完成或基站用户队列和中继用户队列为空；
其中，所述步骤S1包括如下子步骤：
S11、对基站子帧中每个子信道，将每个用户选择到本用户传输速率最大的中继并加入所选中继的候选用户集；
S12、对基站子帧中每个子信道，计算每个基站用户链路的度量因子，基站用户链路的度量因子由基站用户链路传输速率与基站用户队列长度相乘得到；
S13、对基站子帧中每个子信道，计算每个基站中继链路的度量因子，基站中继链路的度量因子由基站中继链路传输速率与基站中继用户队列最大差相乘得到,其中基站中继用户队列最大差是指在中继的候选用户集中基站用户队列和中继用户队列差最大的用户的队列差；
S14、在基站用户链路和基站中继链路中选取度量因子最大的链路作为该基站子帧中子信道的度量因子；
S15、选取度量因子最大的基站子帧中子信道分配给对应链路，并根据链路传输速率更新对应基站或中继的用户队列；
S16、重复步骤S12到S15，直到所有基站子帧中子信道分配完；
其中，所述步骤S2包括如下子步骤：
S21、在中继子帧中的每个子信道上，在考虑全频率复用干扰的情况下计算每个基站用户链路和中继用户链路的度量因子；
S22、在中继子帧中的每个子信道上，针对每个中继选取度量因子之和最大的基站用户链路和中继用户链路作为此基站中继对复用此信道的度量因子；
S23、在计算完中继子帧中的每个子信道上所有基站中继对的度量因子后，由计算的基站中继对的度量因子构建二维度量矩阵，此矩阵行为子信道列为基站中继对，矩阵元素即为对应子信道上基站中继对的度量因子；
S24、利用匈牙利算法对度量矩阵进行子信道和基站用户对的最优配对，并根据分配结果计算基站和中继传输的用户数据量，从而更新基站和中继的用户队列；
S25、在剩余未分配的子信道中重复步骤S21到S24进行分配，直到基站中继对的子信道分配完或基站和中继用户队列为空则停止迭代，同时本帧的信道分配完成。
4. 如权利要求4所述的OFDMA全频率复用中继网络中无线资源分配方法，其特征在于，所述步骤S23中度量矩阵D是一个N*M的二维矩阵，其中N为中继子帧中的子信道个数，M为中继个数；度量矩阵D的每个元素Dn,m都是基站中继对在中继子帧中的子信道n上的度量因子。
5. 如权利要求4所述的OFDMA全频率复用中继网络中无线资源分配方法，其特征在于，
所述步骤S24中，通过匈牙利算法每次分配M个中继子帧中的子信道给M个基站中继对，基站中继根据分配的中继子帧中的子信道来更新相应用户队列。”
驳回决定中指出：权利要求1、3相对于对比文件1、对比文件2及惯用手段的结合不具备专利法二十二条第三款规定的创造性。从属权利要求2、4、5的附加技术特征或被对比文件1、对比文件2公开，或是本领域的惯用手段，因此在独立权利要求1、3不具备创造性的情况下，从属权利要求2、4、5也不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年01月14日向国家知识产权局提出了复审请求，未对申请文件进行修改。复审请求人认为：权利要求1与对比文件1、2的主要区别在于：用户选择单元，用于对基站子帧中每个子信道，将每个用户选择到本用户传输速率最大的中继并加入所选中继的候选用户集。本申请中继的候选用户集划分是针对每个子信道进行的，在不同子信道上，中继候选用户集的划分都不同，而对比文件1中在所有子信道上用户的路由选择都是固定的。该区别特征的作用是避免因队列因子Q过大而产生的把用户数据传送给到此用户链路质量不好的中继上的现象，基站子帧中基站向中继传送用户数据时只会把数据传送给到此用户链路质量最好的中继，这样使得中继子帧中用户数据都能高效传送提高小区吞吐量。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年01月23日依法受理了该复审请求，并将其转送至实质审查部门进行前置审查。
实质审查部门在前置审查意见书中认为权利要求1-5相对于对比文件1、2及本领域的惯用手段的结合仍然不具备专利法第二十二条三款规定的创造性，因而坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。合议组于2019年03月19日向复审请求人发出复审通知书。该复审通知书所依据的审查文本与驳回决定依据的审查文本相同，即：复审请求人于2018年09月14日提交的权利要求第1-5项；申请日2015年07月30日提交的说明书第1-10页，说明书附图第1-9页，说明书摘要及摘要附图。该复审通知书中指出：权利要求1、3相对于对比文件1、对比文件2及惯用手段的结合不具备专利法第二十二条三款规定的创造性。从属权利要求2、4、5的附加技术特征或被对比文件1、对比文件2公开，或是本领域的惯用手段，因此在独立权利要求1、3不具备创造性的情况下，从属权利要求2、4、5也不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。同时，针对复审请求人的意见进行了回应。
复审请求人于2019年04月18日提交了意见陈述书，但未修改申请文件。复审请求人主要认为：本申请与对比文件1和2的主要区别在于：中继候选用户集预先划分只存在于基站子帧中，其作用不是用来直接决定用户的路由，而是用来避免基站把用户数据传输到此用户链路质量差的中继上；即通过限制基站子帧中用户数据的流向来影响中继子帧分配结果；在考虑用户队列长度Q的情况下，通过基站子帧的中继候选用户集预先划分与联合路由和调度的有机结合来提高中继子帧中联合路由和调度策略的效能。解决了对比文件1和2中的联合路由与调度并不能很好解决的中继子帧中在R小但是Q很大的情况下被速率R小的用户占用的技术问题。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
（一）审查文本的认定
复审请求人在复审阶段未提交任何修改文件。本复审请求审查决定所依据的审查文本与驳回决定及复审通知书依据的审查文本相同，即：复审请求人于2018年09月14日提交的权利要求第1-5项；申请日2015年07月30日提交的说明书第1-10页，说明书附图第1-9页，说明书摘要及摘要附图。
（二）关于专利法第二十二条第三款
专利法第二十二条第三款规定：“创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步”。
本复审请求审查决定所引用的对比文件与驳回决定及复审通知书中引用的对比文件相同，即：
对比文件1：基于LTE-A系统下行调度算法的研究，朱云，第四章，公开日为2012年03月02日；
对比文件2：OFDMA中继小区网络中资源分配与频率复用的研究，梁剑，第二章和第三章，公开日为2014年09月17日。
1.权利要求1不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性
权利要求1要求保护一种OFDMA全频率复用中继网络中无线资源分配系统。对比文件1公开了基于relay技术的LTE-A系统下行资源调度，并具体公开了如下技术特征（参见对比文件1的第3.2和3.3节、第四章）：无线资源调度问题一般可以建模成带约束条件的优化问题；一个好的调度算法应该在保证小区用户间公平性的同时使小区总的吞吐量达到最大。OFDMA信道模型如图 3-4所示，无线资源在时域被划分为多个时隙,在频域被分为多个子信道，每个子信道包括多个子载波。1个时隙被划分为2个子时隙，1个时隙与1个子信道组成一个资源单元。在一个调度时隙，1个资源单元最多只能分配给一个用户。下行资源调度时可以采用分布式的方法，即基站和中继节点都可以进行无线资源的调度，从基站可以直接到达用户或者只经过一个中继节点转发。中继节点采用时分双工方式，下行信道的数据帧划分为两个相等的部分：基站子帧和中继子帧。在基站子帧中，子载波n上基站到用户的需求为：
，
是这条链路上的到达速率与终端节点k在节点m中的队列长度的乘积；而子载波n上基站到中继节点m(m=1,2…M)的链路需求用来表示，是这条链路上的到达速率与中继节点在基站中的队列长度的乘积：
；
链路到达速率的计算采用自适应调制编码(AMC，adaptive modulation and coding)的连续速率计算公式：
，
其中, Ri,j,n表示在子载波n上从节点i到节点j链路上的到达速率；βi,j,n表示在子载波n上从节点i到节点j考虑所有干扰在内的接收信号干扰噪声比（SINR，signal-to-interference-plus-noise）；Pe表示误比特率；W表示OFDM子信道带宽。
在子信道n上，基站的K M（K个终端用户和M个中继节点）个候选目标端中具有最大需求的标记为，即对于子信道n，基站在基站子帧分配给节点；从而算法可以找到具有最大需求的链路；分配完后将子信道从集合中去掉并且更新相应的队列信息，进入下一个迭代循环过程，直到所有子信道都分配完或者基站中已经没有排队等待的业务。
为了达到小区中节点之间的负载均衡，需要将N个子信道全部分配；由于时间或缓存大小的限制，各节点的信道分配是相互依赖的。
决定用户的路由，即确定从基站到某一用户是直接到达还是通过中继节点转发，把整个的用户集合根据其归属的服务节点来划分为若干小的用户集，与基站直接通信的用户归属于基站的用户集，通过中继节点转发的用户归属于中继节点的用户集；通过比较基站直接到用户或通过中继节点到用户的链路性能差来决定用户的路由，即选择链路性能较好的路径来进行数据传输；并且，在4.3节中提到，基站子帧的联合路由和调度是针对基站子帧的用户集合进行的，中继子帧的联合路由和调度是针对中继子帧的用户集合进行的。
在基站子帧中的迭代算法过程用伪代码表示如下：
其中，U、N、k、M分别是小区中未分配的子信道、所有子信道、终端用户和中继节点的集合；为终端用户在基站的队列集合，初始化为非空。
在中继子帧中，基站和中继节点都传送数据给终端用户，在子信道n上基站或中继节点到用户的需求为：
；
在中继子帧中的迭代算法过程用伪代码表示如下：
其中，是中继子帧中在中继节点m的队列集合，是基站的队列集合。
由此可知，权利要求1要求保护的技术方案与对比文件1公开的内容相比较，区别特征在于：1）无线资源分配系统应用于OFDMA全频率复用中继网络中；2）将每个用户选择到本用户传输速率最大的中继并加入所选中继的候选用户集；3）通过各功能模块单元实现上述功能。基于上述区别特征，权利要求1实际解决的技术问题是：如何在OFDMA全频率复用中继网络中实现资源分配，及避免基站把用户数据发送给用户信道条件差的中继以保证所有用户数据公平高效传输。
对于区别特征1），对比文件2公开了OFDMA中继网络中资源分配问题的研究以及新的动态全频率复用和机会主义频率复用，并具体公开了如下技术特征（参见对比文件2的第二章和第三章）：第三章主要研究OFDMA中继网络动态频率复用（相当于OFDMA全频率复用中继网络）；全频率复用是中继和基站之间的复用，全频率复用的频率复用因子要高于部分频率复用，这样可以更进一步地提高系统频带利用率；在中继子帧中，所有不同的频率复用方案的资源分配都是类似的；原有的数据帧长度将划分为等长的两个连续的子阵，分别称为基站子帧和中继子帧；在每次迭代中，资源分配算法将把子载波分配给具有最高效用值的链路，然后更新获得了子载波的用户的数据队列；完成了一次迭代计算后，已经分配的子载波将从能用的子载波资源中除去，然后更新用户的时延要求，接着资源分配算法将进行下一次迭代；在用户队列为空或者所有子载波分配完成后就停止迭代算法，表示整个中继子帧的资源分配已经完成；在基站子帧中用户能够分配的子载波总数目可以由总的子载波减去中继所需要的子载波数目得到；开始基站子帧的分配过程；同样我们也选择那些在某个子载波上具有最高效用值的用户去使用这个子载波；接着去掉这个子载波并更新用户的队列长度和用户的时延要求后开始下一次迭代分配；同中继子帧一样，资源分配迭代算法在所有用户队列为空或者所有子载波分配完后结束整个算法。由此可见，该区别特征1）已经被对比文件2公开了，且其在对比文件2中所起的作用与其在该权利要求中所起作用相同，都是为OFDMA全频率复用中继网络进行无线资源分配。所以，对比文件2给出了将上述特征应用于对比文件1以进一步解决其技术问题的启示。
对于区别特征2），对比文件1中已经公开了根据链路性能将用户分为基站的用户集或者某个中继节点的用户集，并将用户选择到链路性能最好（具有最大需求的链路）的路径上。本领域技术人员知晓传输速率是反映链路性能的重要指标，在确定链路性能时，那些传输速率低的中继其信道条件比较差，一般不采用信道条件差的中继传输用户数据。将用户选择到链路速率最大的中继并加入相应的用户集，以在选择链路时避免基站把用户数据发送给用户信道条件差的中继以保证所有用户数据公平高效传输是本领域的惯用手段。
对于区别特征3），使用具体的模块单元实现相应的功能是本领域的惯用手段。
因此，在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域的公知常识得到权利要求1要求保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，因此，权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。
2. 权利要求2不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性
权利要求2的附加技术特征已被对比文件1公开（参见对比文件1第3.2和3.3节、第四章）：在中继子帧中，基站和中继节点都传送数据给终端用户，在子信道n上基站或中继节点到用户的需求为：
；
在计算了每个子信道上的(M 1)个需求后，算法通过在N×(M 1)需求矩阵上应用Hungarian算法来将最优化问题转化为端到端的优化问题；表4-1显示了在一个调度时隙的需求矩阵：
所以，在其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求2也不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
3.权利要求3不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性
权利要求3请求保护一种OFDMA全频率复用中继网络中无线资源分配方法，其是与权利要求1请求保护的系统相对应的方法权利要求。基于上述对比文件1公开的内容，权利要求3要求保护的技术方案与对比文件1的区别特征在于：1）无线资源分配系统应用于OFDMA全频率复用中继网络中；2）将每个用户选择到本用户传输速率最大的中继并加入所选中继的候选用户集。基于上述区别特征，权利要求3实际解决的技术问题是：如何在OFDMA全频率复用中继网络中实现资源分配，及避免基站把用户数据发送给用户信道条件差的中继以保证所有用户数据公平高效传输。基于与权利要求1类似的理由，权利要求3不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。
4.权利要求4-5不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性
对于从属权利要求4-5的附加技术特征，对比文件1已经公开了（参见对比文件1第3.2和3.3节、第四章）：在计算了每个子信道上的(M 1)个需求后，算法通过在N×(M 1)需求矩阵上应用Hungarian算法来将最优化问题转化为端到端的优化问题；表4-1显示了在一个调度时隙的需求矩阵：
。在完成一个时隙的资源调度之后,更新相关终端用户的队列长度。在中继子帧中的迭代算法过程用伪代码表示如下：
。
即对比文件1已经公开了构造需求矩阵应用 Hungarian 算法来将最优化问题转化为端到端的优化问题，并更新用户队列。根据对比文件1公开的内容，本领域的技术人员可以想到使用基站中继对的度量因子构建N*M二维度量矩阵。在其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求4-5也不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。
（三）对复审请求人相关意见的评述
针对复审请求人于2019年04月18日陈述的意见，合议组认为：首先，对比文件1已经公开了（参见对比文件1的第3.2和3.3节、第四章）：联合路由和调度算法；其次，对比文件1还公开了（参见对比文件1第3.3节、第四章）为了确定从基站到某一用户是直接到达还是通过中继节点转发，把整个的用户集合根据其归属的服务节点来划分为若干小的用户集，与基站直接通信的用户归属于基站的用户集，通过中继节点转发的用户归属于中继节点的用户集；通过比较基站直接到用户或通过中继节点到用户的链路性能差来决定用户的路由，即选择链路性能较好的路径来进行数据传输；并且，在4.3节中提到，基站子帧的联合路由和调度是针对基站子帧的用户集合进行的。另外，本领域技术人员知晓传输速率是反映链路性能的重要指标，在确定链路性能时，那些传输速率低的中继其信道条件比较差，一般不采用信道条件差的中继传输用户数据。在选择性能最好的链路时，可以先把那些传输速率低信道条件比较差的中继剔除，建立中继候选用户集,将用户选择到链路速率最大的中继，避免基站把用户数据发送给用户信道条件差的中继以保证所有用户数据公平高效传输是本领域的惯用手段。因此在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域的公知常识得到权利要求1要求保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，合议组对复审请求人的上述意见不予支持。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年11月26日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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